JP3004238B2 - 船舶の推進性能向上装置 - Google Patents
船舶の推進性能向上装置Info
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
- B63H25/06—Steering by rudders
- B63H25/38—Rudders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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- B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
- B63H5/16—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers characterised by being mounted in recesses; with stationary water-guiding elements; Means to prevent fouling of the propeller, e.g. guards, cages or screens
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Description
の推進効率を改善させるために舵の前縁部に設けた小型
のバルブと左右一対のフィンとの組合せからなる船舶の
推進性能向上装置に関する。
技術の一つとして実公昭60−13760号公報に記載
のフィン付きバルブがある。これは図13(a)側面図、
(b)正面図に示すように船尾01に設けたプロペラ02
の後方に舵03にバルブ04が設けられ、このバルブ0
4はその最大径がプロペラ径の0.25乃至0.35倍
の大型のバルブに形成されている。また、プロペラ径の
0.5乃至0.8倍の径を持つ片舷複数のフィン05を
プロペラ軸芯Cを略中心として放射状に突設したもので
ある。
3の前縁03aから後方へ入り込んだ舵03の回転軸付
近にあり、しかもバルブ04は舵03の前後方向全体に
わたって延びて分布し、その最大径も大きく、大型のも
のである。
(バルクキャリア、オイルタンカ等)には有効で、特に
大型バルブ04の果たす効果が大きいことが判ってい
る。
ィン付きバルブは船尾流れの遅い低速肥大船には有効で
あるが、中・高速痩形船(ガスキャリア、コンテナ船
等)のような船尾の流れが速い船にこれを適用すると、
大型のバルブ04はそれ自身による誘導抵抗の増加を招
くと共に、大直径バルブ04によりフィン05のスパン
を減じるためにプロペラ02の回転エネルギを推力とし
て回収する効果を効率良く得ることができない。
ン05を設けることにより有効な推力を得ようとしてい
るが、これは逆に複数フィン05と舵03との相互干渉
による抵抗の増加が船尾の流れが速い船では顕著になり
推進効率の改善に寄与しない結果を招く。
航要素の観点からも大直径バルブ04は船尾の流れが速
い中・高速船には適さないことが水槽試験等で確認され
ている。
フィン05の組み合わせは複雑な構成による工作の難し
さとコストの増加を招く。
めに、この出願発明は、小型バルブと右舷と左舷の2枚
フィンとして構成の簡素化を図ると共に、中・高速船の
ような船尾の流れが速い船でも、付加抵抗の増加よりも
推進効率の改善が大きくなるようにしたものである。そ
のために本願はバルブを大型にせずフィンの作用が支配
的になるように構成したものである。
ィンとバルブの最大径がプロペラ径の約0.2乃至0.
25倍である小型のバルブを備えた装置であって、該バ
ルブは、略プロペラ軸芯線上にあってその最大径を舵前
縁位置又はこの近傍に有し、バルブ前端部形状をプロペ
ラ軸芯方向に対し直交する方向に長軸をもつ略回転楕円
体又は長円体状に形成してその前端を該舵前縁より突出
させ、しかも、略プロペラ軸芯線上の水平断面における
バルブ形状を、流線形断面形状を有する舵の略最大厚さ
位置から左右対称に前方に延長して前端部のバルブ最大
径位置付近に連なるようにすると共に、該フィンは、左
右一対のフィンからなり、そのフィン前縁を前記バルブ
の先端乃至舵前縁に一致させて突設し、更に、プロペラ
先端部に設けたプロペラキャップをその先端が平坦部を
もつようなお椀状に形成してなる船舶の推進性能向上装
置である。
平断面におけるバルブ形状を、流線形断面形状を有する
舵の最大厚さ位置から左右対称に前方に延長して前端部
のバルブ最大径位置付近に連なるようにしたので、プロ
ペラボスからプロペラキャップ、バルブおよび舵への円
滑な流れを形成することができる。
約0.2乃至0.25倍にしたので、中・高速船のよう
な船尾流れの速い船でも抵抗増加を招かずフィンの効果
を最大限引き出すことができる。
に、左舷フィンはプロペラ半径の0.5乃至1.0倍の
スパンを有し、右舷フィンはプロペラ半径の0.3乃至
0.7倍、のスパンを有するものに形成したのがよい。
プロペラ後流を考慮して効率よく推進力を発生させるた
めである。
5度以内の後退角を有するのが操舵との関係でも好まし
い。
に、翼断面の左舷フィンの正圧面が下側に、右舷フィン
では正圧面が上側にくるように配置したのがよいし、ま
た、左右舷フィンのアスペクト比をいずれも1から1.
4倍の範囲に設定したのがよい。フィンに流入してくる
プロペラ後流を利用して効率的に推力を発生させるため
である。
図面を参照しながら説明する。図1は舵の前縁部に小型
のバルブと左右一対のフィンを備えた船尾部の側面図、
図2はフィン位置における平面図、図3は同要部斜視図
である。図1、図2に示すようにマリナー型船尾部1に
おいて後方に突出したプロペラボス6にプロペラ2が突
設され、プロペラボス6の先端にプロペラキャップ7が
連設されている。プロペラキャップ7はその先端が平坦
部をもつようなお椀状に形成されている。プロペラ2の
後方には、その軸芯Cの延長線上に船尾船底から垂下し
た矩形状をした舵3が配置されている。
型のバルブ4が設けられている。小型のバルブ4は、略
プロペラ軸芯Cに一致させて舵前縁3aより突出し、そ
の先端が上記プロペラキャップ7に近接するように設置
してある。これは後述のフィンやバルブの効果を最大限
引き出すためである。バルブ4の最大径Dbの位置4m
は舵前縁3a位置付近に設定されており、バルブ4の先
端(前端)はプロペラキャップ7に近接し易いように平
坦状に近い曲面を有する。即ち、図4(a)に示すように
舵前縁3aより前方のバルブ形状(バルブ前端部形状)
は、プロペラ軸芯C方向に対し直交する方向に長軸Pを
もつ回転楕円体状に形成されているか、或いは図4(b)
に示すように回転長円体状に形成されている。勿論これ
に近似した立体形状としてもよい。また、図2のように
舵前縁3aより後方に延びるバルブ4は舵3の両側面に
滑らかに連なるように形成されている。即ち、略プロペ
ラ軸芯線C上の水平断面におけるバルブ形状を、流線形
断面の舵3の最大厚さ位置付近から左右対称に前方に延
長して前端部のバルブ略最大径位置4m付近に連なって
いる。なお、バルブ最大径Dbは下記に示すように従来
のバルブより小さくボス径よりやや大きい位である。こ
れによりプロペラボス6、プロペラキャップ7、バルブ
4および舵3とで滑らかなストリームラインが形成さ
れ、バルブ4から出る剥離渦を抑えると共に 、プロペ
ラ2のハブ渦を整流することによりプロペラ作動時の抵
抗を低減させることができる。
も上述のバルブ効果が得られるようにバルブ自体による
誘導抵抗を低減させる最適なバルブ最大径は、水槽試験
及び数値計算結果から求められた図7から導かれる。
プロペラ径Dp、横軸に1−w(nominal wake)をとっ
て、自航要素(船体効率、プロペラ効率比など)の観点
からDb/Dpの最適ラインを表したグラフである。1
−wが0.4になる近辺が従来の肥大船、0.5近辺が
最近の肥大船、0.6近辺が中速船、0.7近辺が高速
船である。この図7から、0.2≦バルブ最大径/プロペ
ラ径≦0.25であれば最近の肥大船から中・高速船にま
で幅広く適用できることがわかる。
右一対のフィン5、つまり左舷フィン5aと右舷フィン
5bとが配設されている。このフィン5は、プロペラ軸
芯Cの高さに舵3及びバルブ4から舵中心線3cから両
舷に対称に又は後述の図6のように非対称に張り出し、
プロペ後流に適合する発生推力が最大となる最適な取付
角に設定された、断面翼型のフィンである。取付角は半
径方向に一定(ねじれがないもの)として工作コストの
低減を図っている。図2のように、フィン5は、通常は
フィンの前縁(延長)5cが舵前縁3aに一致して張り
出し、舵角を考慮して約35度の後退角を有する。もっ
とも、図5に示すように、後退角を0度から35度の範
囲で設定してもよい。また、フィン5の前縁5cをバル
ブ4の前縁4aに一致させる位置にまでもってきてプロ
ペラ2に近づけてもよい。この場合においてもフィン5
はプロペラ2に近い程有効な推力を発生するが操舵を考
慮に入れた場合、フィン5の後退角は0度以上35度以
下にするのが好ましい。
称フィンとなっている場合の平面図、図6(b)は同正面
図である。一般的にプロペラ回転方向は右回転であり、
プロペラ2の後方ではその回転流として左舷において上
向きの流れが、右舷においては下向きの流れが生じる。
そして、これに船尾船底からの上向きの流れが流入して
くるので、結果的に左舷側では上向きの流れがフィン5
aに流れ込んでくる一方、右舷側では相殺されて図8の
ように半径方向0.7スパン以上ではそれまで下向きで
あった流れが逆転して上向きの流れとなる。従って、左
舷フィン5aではその正圧面が下側に、右舷フィン5b
ではスパンを短くして正圧面が上側にくるように配置す
るのが有効な推力を発生させる上で望ましい。
のがよい場合があるのは以下の理由からである。図8は
フィン位置における流入角のプロペラ半径方向の変化を
表す。図9は同プロペラ軸方向速度成分、図10は同周
方向成分(プロペラは右回転)を表す。プロペラ後流は
一般にその流入角及び流速は図8から図10から判るよ
うに、右舷と左舷で非対称であり、フィンの取付角を一
定(ねじりがない)としたとき右舷フィン5bは、プロ
ペラ半径の0.7倍以上スパンを増やすと抵抗増加にな
るが、左舷フィン5aは半径方向にプロペラ半径の1.0
倍まで有効な流速および流入角が得られるからである。
は、水槽試験および数値計算結果から下記範囲であるこ
とが判明している。
のアスペクト比をいずれも1から1.4倍の範囲に設定
すると効率的な推力発生が望める。
態で実施され、従来との効果の比較を図11と図12に
示す。
効果を示す。
示す。実線はフィン付きバルブのない舵のみの場合、一
点鎖線は従来のフィン付きバルブの場合、点線は本願の
フィン付きバルブの場合を示す。舵のみに比べ従来のフ
ィン付きバルブは4%程度の軽減は見込めるが、本願で
は更に改善され、5%の低減が期待できる。
効果を示す。
示す。実線はフィン付きバルブのない舵のみの場合と従
来のフィン付きバルブの場合を示す。つまり、高速船で
は従来のフィン付きバルブは効果が期待できない。しか
し本願のフィン付きバルブの場合には舵のみ及び従来の
フィン付きバルブに比べ約2%の馬力軽減が見込める。
速船に適用しても一定の馬力節減を期待できるので、低
速肥大船から高速痩形船まであらゆる商船の船型に普遍
的に利用が拡大できる。
を備えた船尾部の側面図である。
ある。
図である。
角を表す図である。
ある。
である。
は同正面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 プロペラ後方の舵に翼断面をもつフィン
とバルブの最大径がプロペラ径の約0.2乃至0.25
倍である小型のバルブを備えた装置であって、 該バルブは、略プロペラ軸芯線上にあってその最大径を
舵前縁位置又はこの近傍に有し、バルブ前端部形状をプ
ロペラ軸芯方向に対し直交する方向に長軸をもつ略回転
楕円体又は長円体状に形成してその前端を該舵前縁より
突出させ、しかも、略プロペラ軸芯線上の水平断面にお
けるバルブ形状を、流線形断面形状を有する舵の略最大
厚さ位置から左右対称に前方に延長して前端部のバルブ
最大径位置付近に連なるようにすると共に、 該フィンは、左右一対のフィンからなり、そのフィン前
縁を前記バルブの先端乃至舵前縁に一致させて突設し、
更に、 プロペラ先端部に設けたプロペラキャップをその先端が
平坦部をもつようなお椀状に形成してなる 船舶の推進性
能向上装置。 - 【請求項2】 プロペラ回転方向が右回転の場合に、左
舷フィンはプロペラ半径の0.5乃至1.0倍のスパン
を有し、右舷フィンはプロペラ半径の0.3乃至0.7
倍、のスパンを有するものに形成した請求項1記載の船
舶の推進性能向上装置。 - 【請求項3】 左右舷フィンがいずれも0度から35度
以内の後退角を有する請求項1又は2に記載の船舶の推
進性能向上装置。 - 【請求項4】 プロペラ回転方向が右回転の場合に、翼
断面の左舷フィンの正圧面が下側に、右舷フィンでは正
圧面が上側にくるように配置した請求項1〜3いずれか
1項に記載の船舶の推進性能向上装置。 - 【請求項5】 左右舷フィンのアスペクト比をいずれも
1から1.4倍の範囲に設定した請求項1〜4いずれか
1項に記載の船舶の推進性能向上装置。
Priority Applications (1)
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JP9303995A JP3004238B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 船舶の推進性能向上装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9303995A JP3004238B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 船舶の推進性能向上装置 |
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JPH11139395A JPH11139395A (ja) | 1999-05-25 |
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ID=17927791
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JP9303995A Expired - Lifetime JP3004238B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 船舶の推進性能向上装置 |
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-
1997
- 1997-11-06 JP JP9303995A patent/JP3004238B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH11139395A (ja) | 1999-05-25 |
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